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1、 球铁生产技术资料 哈尔滨科德威冶金新材料有限责任公司 目录 页FeSi合金在储存过程中的氧化作用 4铸铁的孕育 4铝在铸铁中的作用 6Ba在铸铁中的作用 7Ca在铸铁中的作用 8Ce在铸铁中的作用 8S和O在铸铁中的作用 9Sr在铸铁中的作用 10孕育实践 11孕育机理 13孕育衰退 14球铁的Mg含量 16铁水的取样 17加盖中间包的球化处理 19“带凹坑的Sandwhich”法 21微量和痕量元素铸在铁中的作用 22蠕墨铸铁 25铁合金储仓的结构 27灰铁用孕育剂的选择 29球铁用孕育剂的选择 31推荐的灰铁目标成分 31球铁的推荐目标成分 33球化剂的选择 34铁水的保温 35后期的随
2、流孕育 37影响镁在球铁的包处理中的加入量和回收率的因素 39渣相在球铁处理和浇铸时的分布 43球化不良 45球铁的球化衰退 47可供选择的中间包包盖结构 49球铁的镁/硫比 51氮气孔 52氢针孔 53灰铁中的一氧化碳气孔 54灰铁中的渣缺陷 55型内球化 56厚大断面铸件的孕育 58FeSi合金在储存过程中的氧化作用在球铁生产中用作孕育剂的FeSi合金，如果在运输和储存过程中受了潮或处于高湿度空气中，很容易产生表面氧化。这种氧化作用会演变成为一个严重问题，尤其是经过破碎的，低级细粒硅铁合金，当其被加入到铁水中时，会降低其使用效率。这意味着将加大用量，并因此而增加成本和增多因渣而可能导致的问
3、题。 可以把FeSi的氧化程度与其氧含量关联起来。已经测定过孕育剂和MgFeSi合金的含氧量与其在干燥和高湿度条件下的储存时间的关系。下图是所获得的典型结果。合金在干燥条件下储存时，其氧含量只会发生很小的变化，而在储存过程中受潮时，则显示出了严重的氧化倾向。在干燥和潮湿储仓中储存的硅铁的氧化长度储存FeSi合金的重要措施（1）总应用密封容器或防水包装物，如大包装袋或钢桶，运输铁合金。包装应很好加以遮盖以防下雨和水淋。（2）如果铁合金不得不露天存放，则必须将它们装在密闭的防水铁桶或包装袋中，以免暴露在水或雨中。为使产生冷凝的危险减至最小，应避免大的温度变化（避免暴露在阳光下）。（3）避免FeSi
4、合金氧化的最好办法是将其储存在恒温的干燥仓库中。铸铁的孕育孕育是用来控制铸铁的组织和性能的一种手段， 它是通过为灰铁的石墨片和球铁的石墨球的生长增加成核点的数量来达到的。它将减小共晶凝固期间的过冷，从而使组织中形成坚硬的铁碳化合物或白口的危险减至最小，尤其是在薄壁铸件的情况下。孕育剂是在浇铸前往铁水中加入的一种材料，它将为石墨提供合适的成核点。最有效的孕育剂是含有少量一种或几种元素（如Ca、Ba、Sr、Zr和/或Ce）的FeSi合金。下面的金相照片和表格示出的是几个加和不加孕育剂的灰铁和球铁的组织和性能的例子。如同从金相照片中可以看出的那样，未进行孕育的铸件（左边的）含有大量硬而脆的铁碳化合物
5、（渗碳体、Fe3C）和很差的石墨组织。进行过孕育的铸件（右边的）则是含有许多无序排列的细小石墨片的均匀组织（灰铁）和在铁素体和珠光体基体中存在大量细小石墨球的组织（球铁）。孕育的重要优点：（1）可以消除组织中通常被称为 “白口”的硬而脆的铁碳化物（渗碳体）的形成，促进石墨在共晶凝固过程中的生成。（2）提高切削性能和机械性能，减少因断面尺寸改变引起的变化。（3）增加球铁的石墨球数，从而在整个断面厚度上形成更细更均匀的组织。这样的组织将有利于改善机械性能，减小合金化元素或微量元素在铸铁中的偏析倾向以及获得较好的机加性能。注：铸铁的某些条件，如原铁水的硫含量（灰铁），温度和总的“衰退”时间将会影响对
6、某一专利孕育剂的选择。在选用孕育剂之前，应参考Elkem技术资料第15和16页.有关孕育和专利孕育剂的详细的资料请看Elkem下列小册子：铸铁的孕育Foundrisil孕育剂Surerseed孕育剂铝在铸铁中的作用铝在铸铁熔炼时将起脱氧剂的作用，会同溶解于铁液中的氧反应生成Al2O3。这种氧化物会与SiO2形成硅酸盐相Al2O3 SiO2，或作为一种组份进入含钙硅酸盐相CaOAl2O3 SiO2中。不含钙硅酸盐的孕育作用有限。含钙硅酸盐相可促成最高的成核率（它是怎样起作用的，可在关于钙的一节中找到）。加入小量铝可以提高Fe-C相图中稳定系的熔点。增大稳定和亚稳定凝固之间的温度范围，并可在无任何
7、太大亚稳定凝固危险的情况下允许铁水有较高的过冷。这也使得铝是石墨一种的强稳定剂。由于铁液中存在有铝，因而会增大对H的吸收，并可使较多的H含量溶解于铸铁液中。H在铁水中的溶解度将随熔体温度的下降而降低，过量的溶解H可成为气孔或所谓的针孔进行脱溶。这就是会使铸件机械性能和表面质量下降的铸造缺陷。众所周知，在灰铁方面，Al是用来增加抗拉强度。除了能促进H-针孔的形成之外，Al还会因为氧化膜的包裹而造成缺陷。在球铁方面，Al能促进蠕状石墨的形成，尤其是在厚大断面铸件情况下。作为一种脱氧剂来说，应当记住的是：，渣量也会随其含量的增加而增大。Al的来源：Al镇静钢废料孕育剂铁合金被炉料中有色金属废料的污染
8、故意加入通常的含量；小于0.03%Ba在铸铁中的作用Ba在铸铁熔体中将起脱氧剂的作用。Ba会同氧起反应，并生成为硅酸盐相BaOAl2O3SiO2和BaO SiO2的组份之一的氧化物BaO。这两种相都具有一个在尺寸方面仅与石墨稍稍不同的六角形晶体结构。Ba会以与钙相同的方式起作用，但它同氧的反应是发生在Ca同O的反应结束以后（关于Ba在铸铁熔体中的作用请见有关钙的那一节）。加Ba的优点是：含Ba的活化晶核在较长时间内都是稳定的，而且将使孕育剂更加抗衰退。这样的结果就是一种能保持20分钟以上时间的孕育剂。这样一种孕育剂在浇铸大件和常出现延迟的生产线方面是很有用的。在灰铁和球铁这两种情况下，Ba能增
9、加成核率。在晶核具有长时间稳定性的球铁方面，这种作用就是高球数，即或在镁处理后不加孕育剂的情况下也如此。Ba会同钙生成一种易去除的渣。另一个作用是：因为含Ba渣将主要保留在处理包中，所以它易于使塞棒和浇铸机保持清洁。虽然表面看起来生成的渣很多，然而这只是一种假象，因为渣将保留在铁水包中，而不是被转入自动浇铸机里。因此，需要对铁水包进行更多的清理和维护，然而大多数铸造厂将会发现这是一种比起更换塞棒和清理浇铸机来更好，更清洁和更廉价的选择。这样的效果是塞棒和浇铸机内部都比较清洁，而且具有较长的使用寿命。由于Ba能促进和改善石墨的成核作用，因而使含Ba孕育剂成为白口的有效去除剂。Ba的来源：含Ba孕
10、育剂常用量，很少不大于0.003%。Ca在铸铁中的作用Ca在铸铁熔体中将起脱氧剂的作用。Ca将与 O起反应，并生成氧化物CaO，成为硅酸盐相CaOAl2O3SiO2和CaOSiO2的一部份。这两种硅酸盐相都有一个与石墨结构仅稍不同的六角形晶体结构。Ca是通过孕育剂加到铸铁熔体中的，在那里将发生Ca同O生成硅酸盐相的反应。这些相将沉积在熔体中的其它氧化物表面上，并成为加速石墨成核和生长的活化晶核。这意味着为使凝固作用得以发生，熔体必须较小的过冷。这将防止发生亚稳凝固和生成铁碳化物。由此可见，在灰铁和球铁的凝固条件下，Ca有助于石墨的形成以及改善石墨的成核。此外，Ca还有一个好作用：当将其用于球铁生产时， Ca能同S起反应从而生成CaS。这个CaS将对富Mg硅酸盐相起晶核作用，从而赋予石墨以球形而不是片形。在球铁生产中，Ca将通过同S和O的
